[0001] Die Erfindung betrifft p-Alkoxy-cyclohexyl-alkanole und deren Ester der allgemeinen
Formel I

in der
R' für einen Cl- bis CrAlkylrest, insbesondere einen Methyl- oder tert.-Butylrest,
R2 für eine Cl- bis C3-Alkylgruppe, insbesondere eine Methyl- oder Ethylgruppe und
R3 für Wasserstoff, einen Acetyl-, Propionyl- oder Butyrylrest steht,
sowie Riechstoffkompositionen enthaltend diese Verbindungen I und Verfahren zu deren
Herstellung. Die neuen Verbindungen stellen eine Klasse neuer Holzriechstoffe dar.
Ähnlich weit wie der Begriff, Holzriechtstoff, weisen auch die neuen Verbindungen
verschiedene Geruchstypen auf, die vom erdigkrautigen Typ bis zum feinen und teuren
Sandelholztyp reichen. Insbesondere Verbindungen, in denen R' für einen tert.-Butylrest
steht, weisen feine Sandelholzduftnoten auf. Sie können als Riechstoffe sowie als
Bestandteil von Riechstoffkompositionen verwendet werden.
[0002] Das ostindische Sandelholzöl gehört zu den bekannten Naturstoffen, die über extrem
wertvolle Riechstoffeigenschaften verfügen.
[0003] Natürliches Sandelholzöl wird durch Dampfdestillation aus Kernholz und Wurzeln von
Sandelholz erhalten, das in Indien und Malaysia vorkommt. Es ist ein wichtiger Bestandteil
von Parfümmischungen mit orientalischer bzw. exotischer Note.
[0004] Sandelholz ist eine spezielle Pflanze, die auf den Wurzeln anderer Bäume lebt, wobei
lange Schößlinge von seinen Wurzeln ausgehen. Es wird aus Samen kultiviert und es
sind 25 bis 30 Jahre erforderlich, bis Sandelholzöl aus ihm gewonnen werden kann.
[0005] Entsprechend sind die Quellen in Asien spärlicher geworden und die Versorgung mit
diesem wertvollen Öl ist in den letzten Jahren knapp geworden, was zu einer Preiserhöhung
des Sandelholzöles geführt hat.
[0006] Die Hauptbestandteile des natürlichen Sandelholzöles sind alpha-Santalol und beta-Santalol.

[0007] Da trotz zahlreicher Versuche keine kostengünstigen Synthesen für alpha- und beta-Santalol
gefunden wurden, wurden schon zahlreiche Versuche unternommen, das natürliche Sandelholzöl
durch synthetische Verbindungen mit Sandelholzduft zu ersetzen.
[0008] So werden beispielsweise in dem Dragoco-Report, Heft 11/12 (1981), S. 39 Verbindungen
mit recht unterschiedlichen Strukturen genannt, die einen sandelholzartigen Geruch
aufweisen. Allen diesen Verbindungen gemeinsam ist, daß es sich um relativ kompliziert
aufgebaute Verbindungen handelt, die nur auf recht aufwendige Weise zugänglich sind.
[0009] Es war daher die Aufgabe der Erfindung, neue Verbindungen zu finden, die einerseits
technisch auf einfache und billige Weise hergestellt werden können und trotzdem einen
feinen aber starken Duft nach Holz, insbesondere nach Sandelholz aufweisen, so daß
man durch sie das natürliche Sandelholzöl auch in anspruchsvollen Riechstoffkompositionen
ersetzen kann.
[0010] Es wurde nun gefunden, daß die p-Alkoxy-cyclohexyl-alkanole und deren Ester der allgemeinen
Formel I, interessante Holznoten und speziell das 1-(p-tert.-Butoxy-cyclohexyl)-1-ethanol,
insbesondere dessen cis-Isomeres, die begehrte Duftnote des ostindischen Sandelholzöls
aufweisen.
[0011] Es war zwar schon aus loc. cit. bekannt, daß 1-(α-Hydroxy-ethyl)-4·(3-methyl-pent-3-yl)-cyclohexan
der Formel III

einen sandelholzartigen Geruch aufweist, doch wird dort auch ausgeführt, daß bereits
bei geringfügiger Modifikation dieses Moleküls erhebliche Abschwächungen der Geruchseigenschaften
auftreten.
[0012] Es war daher überraschend, daß die aus technisch gut zugänglichen und billigen Vorprodukten,
wie Anisaldehyd oder tert.-Butoxy-benzaldehyd, in technisch einfach durchführbaren
Schritten und in guten Ausbeuten erhältlichen p-Alkoxy-cyclohexyl-alkanole der Formel
I einen Sandelholzduft aufweisen, der insbesondere im Falle des 1-(p-Butoxy-cyclohexyl)-ethanols
dem des ostindischen Sandelholzöls ähnlicher ist, als der anderer synthetischer Produkte.
[0013] Die neuen Duftstoffe lassen sich auf verschiedenen einfachen Wegen in an sich bekannten
und technisch leicht realisierbaren Schritten herstellen. So erhält man beispielsweise
1-(p-Methoxy-cyclohexyl)-1-propanol durch Umsetzen von Anisol mit Propionsäureanhydrid
in Gegenwart von ZnC1
2 und anschließendes Hydrieren des erhaltenen p-Methoxy-propiophenons in sehr guten
Ausbeuten. 1-(p-tert.-Butoxy-cyclohexyl)-1-ethanol erhält man durch Grignardmethylierung
von 4-tert.-Butoxy-benzaldehyd und anschließende Hydrierung, wobei der 4-tert.-Butoxy-benzaldehyd
seinerseits neuerdings beispieisweise durch elektrochemische Oxidation von tert.-Butoxy-toluol
(s. Patentanmeldung P 33 22 399.8) großtechnisch erhältlich ist.
[0014] Gegenstand der Erfindung ist daher auch ein Verfahren zur Herstellung von p-Alkoxy-cyclohexyl-alkanolen
und deren Ester der allgemeinen Formel I

gemäß Anspruch 1, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine Verbindung der allgemeinen
Formeln Ila oder Ilb

in der R
1, R
2 und R
3 die in Anspruch 1 angegebenen Bedeutungen haben und jeweils 3 oder 2 nichtbenachbarte,
eine oder keine der gestrichelten Linien eine zusätzliche Bindung bedeuten, in an
sich bekannter Weise hydriert, oder aber eine Verbindung der allgemeinen Formel IIc

in an sich bekannter Weise mit einer den Rest R
2 abgebenden metallorganischen Verbindung umsetzt, und anschließend die erhaltenen
Alkanole gewünschtenfalls verestert.
[0015] Als Ausgangsverbindungen können demnach Verbindungen der allgemeinen Formeln IIa
oder Ilb verwendet werden, die keine, eine, zwei oder drei nichtbenachbarte Doppelbindungen
enthalten. Bei der Auswahl der geeigneten Vorprodukte wird man sich von Wirtschaftlichkeitsgesichtspunkten
leiten lassen. Sie lassen sich auf verschiedenen Wegen herstellen bzw. sind als Zwischenprodukte
in vielen Fällen kommerziell zu erwerben. Das folgende Schema gibt eine knappe, verständlicherweise
unvollständige Übersicht über Herstellungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Verbindungen
I wieder :

[0016] So lassen sich nach Reaktionsweg @ aromatische Alkyl- ether unter Friedel-Crafts-Bedingungen
z. B. mit Carbonsäureanhydriden oder Carbonsäurechloriden in Gegenwart eines Lewissäure-Katalysators
zu den entsprechenden acylierten Aromaten umsetzen, welche sich dann in ein oder zwei
Stufen zu den Verbindungen reduzieren lassen.
[0017] Beim zweistufigen Verfahren kann man im ersten Schritt bekannte Reagenzien wie NaBH
4, LiAIH
4 oder eine katalytische Reduktion z. B. mit Raney-Nickel einsetzen. Den nachfolgenden
Schritt führt man vorzugsweise unter Verwendung von Rhodium- oder Ruthenium-Katalysatoren
durch. Diese Katalysatoren hydrieren das aromatische System ohne gleichzeitige Spaltung
der Etherfunktionen.
[0018] Diese Ruthenium- bzw. Rhodium-Katalysatoren sind auch geeignet, die alkoxilierten
Aromaten in einem Schritt zu den Verbindungen I zu hydrieren.
[0019] Als Katalysatoren werden meist 0,5 bis 10 Gew.% Ru- bzw. Rh-Katalysatoren auf Aluminiumoxid-
oder Kohle-Träger verwendet. Es lassen sich jedoch auch die reinen Metalle einsetzen.
[0020] Die Bedingungen bezüglich Katalysator, Lösungsmittel, Reaktionstemperatur, Wasserstoffdruck
und Reaktionszeit können in weiten Grenzen variiert werden. Die Hydrierung wird beim
einstufigen Verfahren bevorzugt zwischen 25 °C und 200 °C durchgeführt.
[0021] Als Lösungsmittel für die Hydrierung können beispielsweise Alkanole, wie Methanol
oder Ethanol ; Ether, wie Tetrahydrofuran ; Kohlenwasserstoffe, wie Pentan ; und Säuren
wie Essigsäure eingesetzt werden ; die Hydrierung kann jedoch auch ohne Lösungsmittel
durchgeführt werden.
[0022] Beim Syntheseweg @ wird der entsprechende aromatische Aldehyd mit geeigneten metallorganischen
Reagenzien R
2-M, wie Alkylgrignard-Verbindungen, umgesetzt. Bevorzugt wird dabei der Aldehyd zu
einer Lösung eines Metallalkyls in einem inerten Lösungsmittel zugetropft und danach
das entstandene Produkt, z. B. mit einer Säure, hydrolysiert.
[0023] Unter den metallorganischen Verbindungen werden bevorzugt Grignard-Reagenzien, wie
Alkylmagnesiumchlorid, -bromid oder -jodid oder Lithiumalkyle wie Methyllithium verwendet.
[0024] Beim Syntheseweg @ werden alkoxylierte Cyclohexenylmethylketone, die man u. a. durch
eine Ethinylierungs/Umlagerungs-Reaktionsfolge erhalten kann, auf einem ein- oder
zweistufigen Wege zu Verbindungen vom Typ I hydriert. Beim wirtschaftlicheren Einstufen-Hydrierverfahren
werden meist Palladium, Raney-Nickel, Cobalt, Platin, Ruthenium oder Rhodium als Hydrierkatalysatoren
eingesetzt. Die Reaktionsbedingungen für dieses Einstufenverfahren sind nicht kritisch
und können in weiten Grenzen bezüglich Lösungsmittel, Reaktionstemperatur, Wasserstoffdruck
und Katalysatormenge variiert werden. Bevorzugter Katalysator ist Raney-Nickel, die
Menge bezüglich Keton liegt meist zwischen 5 und 20 Gew.%. Der Temperaturbereich liegt
im allgemeinen zwischen 100 und 150 °C, der Druckbereich zwischen 5 und 100 bar Wasserstoffdruck.
Die erfindungsgemäßen Alkoxycyclohexyl-alkanole der Formel 1, lassen sich mit Carbonsäureanhydriden
oder Carbonsäurehalogeniden in an sich bekannter Weise in die entsprechenden Ester
der Formel I überführen (Syntheseweg D), die ihrerseits wieder andere interessante
Holznoten aufweisen. So erhält man beispielsweise durch Umsetzung von 1-(p-Methoxy-
cyclohexyl)-1-propanol mit Essigsäureanhydrid das entsprechende Acetat, welches eine
interessante pilzige Waldnote aufweist.
[0025] Interessant ist noch zu erwähnen, daß beispielsweise das bei der Hydrierung von 1-(p-tert.-Butoxyphenyl)-1-ethanol
als cis/trans-Gemisch anfallende 1-(p-tert.-Butoxy-cyclohexyl)-1-ethanol durch Fraktionierung
über eine 50-Boden-Kolonne in das cis- und das trans-Isomere aufgespalten werden kann,
und beide Isomere eine unterschiedliche Duftnote aufweisen. Während das cis-Produkt
eine feine Sandelholznote aufweist, besitzt das trans-Isomere eine Note, die mit der
des westindischen Cedernholzöles vergleichbar ist.
[0026] Die neuen Verbindungen der Erfindung können als Riechstoffe und somit als Bestandteile
von Riechstoffkompositionen wie Parfums and Parfumbasen sowie zur Parfümierung kosmetischer
und technischer Produkte (Seifen, Waschmittel u. a.) verwendet werden.
[0027] Von ganz besonderer Bedeutung unter den neuen Verbindungen sind 1-(p-tert.-Butoxy-cyclohexyl)-1-ethanol
und 1-[4-(2-Methyl-2-butyloxy)-cyclohexyl]-1-ethanol, da sie beide, insbesondere die
erstgenannte Verbindung einen so feinen und dennoch intensiven Sandelholzduft aufweisen,
daß sie als Substitute für natürliches Sandelholzöl verwendet werden können. Gegenüber
dem natürlichen Sandelholzöl weisen sie den Vorteil auf, viel stabiler als dieses
zu sein. Darüber hinaus sind sie gut und daher erheblich kostengünstiger und fast
unbegrenzt herstellbar. 1-(p-Methoxy-cyclohexyl)-1-propanol riecht zwar etwas schwächer
sandelholzartig, zeigt jedoch immer noch eine recht interessante feine Holznote.
[0028] Die Strukturen der neuen Verbindungen wurden durch zutreffende IR-,
IH-NMR- und Massenspektren sowie Elementaranalysen gesichert.
Beispiel 1
a) Herstellung von p-Methoxy-propiophenon
[0029] Ein Gemisch aus 108 g (1 mol) Anisol, 130 g (1 mol) Propionsäureanhydrid und 7 g
ZnCI
2 (wasserfrei) wurde 5 Stunden (h) unter Rückfluß zum Sieden erhitzt und danach die
entstehende Propionsäure überdestilliert. Nachdem 50 g Destillat angefallen waren,
wurde etwas abgekühlt und der Rückstand bei 10 mbar fraktioniert. Man erhielt 103
g p-Methoxy-propiophenon (Kp. 150 °C/10 mbar, Kp. 273 °C/1 013 mbar).
b) Herstellung von 1-(p-Methoxy-cyclohexyl)-1-propanol
[0030] Ein Gemisch aus 100 g p-Methoxy-propiophenon, 250 ml Methanol und 5 g eines 5%igen
Ruthenium/Aktivkohle-Katalysators wurde bei einer Temperatur von 120 °C und einem
Druck von 150 bar hydriert, bis die Wasserstoffaufnahme praktisch beendet war. Nach
dem Entfernen des Katalysators wurde dann das Lösungsmittel bei 1 013 mbar abdestilliert
und der Rückstand fraktioniert. Man erhielt 92 g einer farblosen Flüssigkeit (Kp -
0.01 = 73-75 °C) die eine feine holzige Note aufwies.
Beispiel 2
Herstellung von 1-(p-Methoxy-cyclohexyl)-1-propyl-acetat
[0031] Ein Gemisch aus 161 g (0,93 mol) 1-(p-Methoxy-cyclohexyl)-1-propanol und 306 g (3
mol) Essigsäureanhydrid wurden auf 120 bis 140 °C erhitzt und innerhalb von 3 h ein
Gemisch von 260 g Acetanhydrid/Essigsäure abdestilliert. Nach Abkühlen wurde das Reaktionsgemisch
mit 150 ml Diethylether versetzt, mit Natriumcarbonat neutralisiert und das Lösungsmittel
abgedampft. Der erhaltene Rückstand wurde danach fraktioniert, wobei man 189 g einer
Fraktion erhielt (Kp. 78 °C/0.1 mbar), die eindeutig als 1-(p-Methoxy-cyclohexyl)-1-propylacetat
identifiziert werden konnte. Die Verbindung wies einen interessanten pilzartigen Waldgeruch
auf.
Beispiel 3
a) Herstellung von 1-(p-tert.-Butoxy-phenyl)-1-ethanol
[0032] Zu 2 I einer 1,7 molaren Methylmagnesiumchlorid-Lösung (3,4 mol) in Tetrahydrofuran
wurden bei 25 bis 30 °C 356 g (2 mol) 4-tert.-Butoxybenzaldehyd zugetropft. Nach Zulaufende
wurde noch 1,5 h bei 25 °C nachgerührt und dann vorsichtig mit 100 ml H
20 hydrolysiert. Danach wurden noch 1,3 I Wasser und schließlich 0,4 I einer 37 %igen
Schwefelsäure zugegeben. Nach 1 h Nachrührzeit ließ man absitzen, trennte die beiden
Phasen, extrahierte die untere wäßrige Phase noch einmal mit 400 ml Diethylether und
vereinigte die organischen Phasen. Anschließend wurde noch einmal mit 100 ml wäßr.
Natriumhydrogencarbonat-Lösung und dann mit 100 ml gesättigter Kochsalzlösung gewaschen.
[0033] Nach Entfernen des Lösungsmittels wurden 380 g einer Fraktion erhalten (Kp. 96-99°C/0,02
mbar), die nach allen analytischen und spektroskopischen Daten als 1-(p-tert.-Butoxy-phenyl)-1-ethanol
identifiziert werden konnte (Ausbeute 97,9 %).
b) Herstellung von 1-(p-tert.-Butoxy-cyclohexyl)-1-ethanol
[0034] In einem Autoklaven wurden 200 g 1-(p-tert.-Butoxy-phenyl)-1-ethanol in 500 g Dioxan
in Gegenwart von 1 g Rutheniumhydroxid mehrfach mit Stickstoff und Wasserstoff gespült
und dann bei einer Temperatur von 140 °C und einem Wasserstoffdruck von 300 bar bis
zur Druckkonstanz hydriert.
[0035] Nach Entfernen des Katalysators wurde zunächst das Lösungsmittel entfernt und danach
der Rückstand bei 0,01 mbar destilliert. Man erhielt 181 g eines farblosen Öls, das
bei 61 °C/0,01 mbar siedete, und das nach spektroskopischen und analytischen Daten
ein cis/trans Gemisch (80 : 20) von 1-(p-tert.-Butoxy-cyclohexyl)-1-ethanol darstellt.
Die Ausbeute betrug 88 % der Theorie.
[0036] Die Substanz hat eine feine Note nach ostindischem Sandelholzöl.
[0037] Ähnliche Ergebnisse erzielt man, wenn man die gemäß Beispiel la erhaltene, gewaschene
organische Phase direkt hydriert.
c) Trennung von cis/trans-1-(p-tert.-Butoxy-cyclohexyl)-1-ethanol
[0038] Ein bei der Hydrierung von 1-(p-tert.-Butoxy-phenyl)-1-ethanol als 75 :25 cis/trans-Gemisch
angefallenes 1-(p-tert.-Butoxy-(cyclohexyl)-1-ethanol wurde durch Fraktionierung über
eine 50-Böden-Kolonne in die Einzelkomponenten getrennt.
[0039] Destillationsdaten :
1) cis-1-(p-tert.-Butoxy-cyclohexyl)-1-ethanol : Kp. 72 °C/0.01 mbar
2) trans-1-(p-tert.-Butoxy-cyclohexyl)-1-ethanol : Kp. 78 °C/0.01 mbar
[0040] Während das cis-Produkt eine feine Sandelholznote aufweist, besitzt das trans-Isomere
eine Note, die mit der des westindischen Cedernholzöles vergleichbar ist.
Beispiel 4
Herstellung von 1-(p-tert.-Butoxy-cyclohexyl)-1-ethylacetat
[0041] Ein Gemisch aus 200 g (1 mol) 1-(p-tert.-Butoxy-cyclohexyl}-1-ethanol und 306 g (3
mol) Essigsäureanhydrid wurde 30 Min. unter Rückfluß zum Sieden erhitzt. Innerhalb
von 3 h wurden nun bei Normaldruck 260 g eines Gemisches aus Essigsäure und überschüssigem
Acetanhydrid abdestilliert und das noch verbleibende restliche Acetanhydrid anschließend
unter vermindertem Druck (20 mbar) entfernt. Der auf 20 °C abgekühlte Rückstand wurde
mit Wasser, wäßriger Bicarbonat-Lösung und erneut mit Wasser gewaschen und danach
fraktioniert. Man erhielt 218 g einer Fraktion, die bei 0.1 mbar/90 °C überdestilliert
und eine interessante krautige fruchtige Note aufweist.
Anwendungsbeispiel
Repräsentatives Beispiel für ein Parfüm
[0042]

[0043] Der erzielte Geruchseffekt der Komposition mit der erfindungsgemäßen Verbindung entspricht
ziemlich genau demjenigen, der durch Zugabe der gleichen Menge an ostindischem Sandelholzöl
anstelle von 350 Gew.-Teilen 1-(p-tert.-Butoxy-cyclohexyl)-1-ethanol zu der sonst
gleichen Riechstoffkomposition erzielt wird.